中冷器的选用

汽车用中冷器来源:《汽车与驾驶维修》对于增压发动机来说，中冷器是增压系统的重要组成部件。

无论是机械增压发动机还是涡轮增压发动机，都需要在增压器与发动机进气歧管之间安装中冷器。

下面以涡轮增压发动机为例，对中冷器进行简要介绍。

中冷器的作用中冷器的作用是降低发动机的进气温度。

那么为什么要降低进气温度呢？（１）发动机排出的废气的温度非常高，通过增压器的热传导会提高进气的温度。

而且，空气在被压缩的过程中密度会升高，这必然也会导致空气温度的升高，从而影响发动机的充气效率。

如果想要进一步提高充气效率，就要降低进气温度。

有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降１０ ℃，发动机功率就能提高３％～５％。

（２）如果未经冷却的增压空气进入燃烧室，除了会影响发动机的充气效率外，还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动机废气中的ＮＯｘ的含量，造成空气污染。

为了解决增压后的空气升温造成的不利影响，因此需要加装中冷器来降低进气温度。

中冷器的分类中冷器一般由铝合金材料制成。

按照冷却介质的不同，常见的中冷器可以分为风冷式和水冷式两种。

（１）风冷式（图１） 利用外界空气对通过中冷器的空气进行冷却。

优点是整个冷却系统的组成部件少，结构比水冷式中冷器相对简单。

缺点是冷却效率比水冷式中冷器低，一般需要较长的连接管路，空气通过阻力较大。

图2 散热芯体图1 风冷式中冷器风冷式中冷器主要由两部分组成，即散热芯体和两端的气室，散热芯体（图２）主要由流通管和散热片（图３）组成。

流通管的功能是分割压缩空气并为压缩空气提供一个流通管路，两端与气室相连，因此压缩空气不会出现泄漏的问题。

流通管的形状常见的有长方形、椭圆形以及长锥形３种。

由于流通管的形状不同，中冷器对压缩空气的阻力和冷却效率也不同。

许多中冷器为了提高冷却效率，会在流通管内壁上设置凸起，以增加压缩空气与流通管内壁的接触面积，但是这样会产生较大的气流阻力。

散热片位于上下两层流通管之间，并紧密地与流通管靠在一起，其功能是为流经流通管的压缩空气散热。

汽车中冷器耐高温橡胶管的研制摘要大功率发动机的使用，使周边环境温度升高，最高温度可达300℃，一般橡胶管不能满足该温度下的使用要求，因此需要研制耐高温橡胶管。

研制的新材料、新结构的硅胶管能在250℃的温度下长期使用，300℃的温度下间歇使用，能满足大功率发动机的使用要求。

关键词中冷器高温橡胶管1 前言近年来随着发动机趋于大功率、装配紧凑化的发展，发动机系统环境温度和部分零部件的使用温度升高，迫使橡胶零部件要求提高耐热、耐老化等各项性能。

发动机中冷器连接胶管最高温度可达300℃，普通硅胶管只能在180℃下长期使用，在250℃下使用出现严重的龟裂、破损等老化现象，无法满足需求，因此，研制了一种新型耐高温橡胶管。

下面对中冷器连接胶管的应用进行介绍。

2 普通胶管的结构及性能2.1 普通胶管的结构普通胶管的成型工艺为模压成型，胶管分内外胶层，内外胶层间由一层或多层聚酯纤维编织物增强，为提高产品的耐负压性能，在胶管中间部分采用多股缠绕钢丝增强。

2.2 普通胶管的性能中冷器连接胶管一般采用乙烯基硅橡胶制造，聚酯纤维增强，在180℃以下温度工作时具有优异的性能。

其材料和胶管耐高温性能如表1和表2：表1 材料耐高温性能2.3 普通胶管的使用情况普通胶管在180℃的温度下具有良好的性能，可以长期使用，在250℃的温度下出现翘曲、鼓包、裂纹、破碎等严重的老化现象。

作为发动机中冷器连接胶管，在未使用大功率发动机前，该零件未曾出现质量问题。

使用大功率发动机后，由于使用温度升高，使胶管快速老化，出现了裂纹和破裂。

3 耐高温橡胶管的研制3.1 胶管的结构设计普通橡胶管的增强层位于内外胶层中间，只有一层，不能提供足够的负压强度，为防止胶管被吸扁，在其中间部位有多股钢丝增强，但钢丝在使用中容易外露，破坏胶管。

因此在设计耐高温胶管时，采用多层织物增强，并要求多层织物均匀分布在胶管中，提高产品的耐负压性能，这样就可取消影响产品性能的钢丝。

F09涡轮增压发动机中冷器设计答辩稿尊敬的评委老师、亲爱的同学们：大家好！今天我演讲的题目是关于F09涡轮增压发动机中冷器设计的答辩稿。

首先，我想简单说明一下F09涡轮增压发动机的原理。

涡轮增压发动机是一种通过增加进气量来提高发动机性能的技术。

它利用废气能量驱动涡轮，从而将更多的氧气压入气缸，提高燃烧效率，增加发动机的输出功率。

然而，涡轮增压发动机在运行过程中会产生较高的进气温度，对发动机的工作效率和寿命有一定的影响。

因此，在设计涡轮增压发动机时，中冷器的设计尤为重要。

接下来，我要介绍中冷器的作用。

中冷器位于涡轮增压器和进气歧管之间，通过冷却热气流来降低进气温度。

主要的作用有两个方面：一是提高进气密度，增加发动机的氧气供应量，提升发动机的功率输出。

二是降低进气温度，减少爆震和热蚀的风险，延长发动机的使用寿命。

可见，中冷器在涡轮增压发动机中的重要性不言而喻。

在中冷器设计中，我们需要考虑的因素有很多。

首先是材料的选择。

中冷器需要在高温和高压的工况下工作，因此材料的选择十分重要。

常用的材料有铝合金、钛合金和不锈钢等。

其次是冷却剂的选择。

冷却剂的选择会直接影响到中冷器的冷却效果和使用寿命，所以我们需要选取合适的冷却剂。

此外，我们还需要考虑中冷器的结构设计和冷却系统的设计，以提高冷却效果和降低系统的复杂度。

我团队在设计中冷器时，采用了利用风扇强制对流的方式，将冷却空气通过中冷器的冷却管，从而降低进气温度。

这种设计不仅可以提高冷却效果，还可以减少涡轮增压器对发动机的负荷。

同时，我们选用了具有良好散热性能的铝合金作为材料，并且通过增加中冷器的散热面积来提高散热效果。

在冷却系统的设计上，我们设计了一套复杂的管道系统，确保冷却剂能够充分流通，提高冷却效果。

经过多次测试和改进，我们的中冷器设计方案在效果上取得了显著的成果。

与之前的设计相比，我们的中冷器可以将进气温度降低20%以上，相应地提高发动机的功率输出和燃烧效率。

YN490ZLQ发动机，其额定功率为60KW/3200rpm。

现用《传热学》对其中冷器的散热性能进行简单的理论计算。

由于缺乏台架试验的有关数据，在这里则用类比的方法确定。

即：假设发动机的进气量与其功率成正比。

一、发动机的参数⑴进气量6BTAA：Ne=210hp，⊿M =0.305kg/sCY4102BZLQ：Ne=82hp，⊿M =0.119kg/s⑵中冷器的参数进气温度t1a=110℃出气温度t2a=45℃环境温度t0=27℃热空气流速u=25km/h⑶冷却空气进风速度va=12m/s二、中冷器结构选择散热管：见图一截面宽×长=6.5×38，7孔，管数27散热管平壁厚0.5～0.6散热带：见图二波高×波距×波数×带宽=8.95×5×80×38散热带根数:28中冷器结构初步设计如下：芯部尺寸：芯高×芯宽×芯厚= H×B×N =400×425×38 三、简单计算⑴单根散热管通流面积a=153.3mm2所有散热管通流面积A=27a=4139.1 mm2单根管内流体浸润周长l=180.56mm所有管内流体浸润周长L=27l=4875.12mm当量直径de=4×a/l=3.396mm⑵所有散热管内表面积FL=2.023 m2所有散热管外表面积FW=0.935m2散热带表面积F带=3.474 m2中冷器冷空气侧散热面积FΣ=FW+F带=4.409 m2四、散热管内放热系数的计算⑴中冷器的散热量QnQn=Cpa×⊿T×⊿M定性温度T=(t1a+t2a)/2=100℃Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃⊿M——单位时间内的质量流量，⊿M =0.119kg/s ⊿T——中冷器进出气口温差，⊿T= t1a-t2a=65℃ρa——空气密度，1.060kg/m3γ——运动粘度，18.97×10-6 m2/sPr——普朗特数，Pr=0.696λ——空气导热系数，λ=2.90×10-2w/(m×℃) 得: Qn=7.77kW⑵热空气在散热管中的流速v⊿M=⊿V×ρa⊿V——体积流量，⊿V=0.112m3/s⊿V= A×vA——散热管通流面积A=4139.1 mm2V=27.06m/s⑶散热管内的雷诺数ReRe= V×de/γde——当量直径，de=3.396mmRe=4844⑷散热管内放热系数αg努谢尔数Nu=0.023×Re0.8×Pr0.3Nu=18.31Nu=αg×de/λ得: αg=156.36 w/(m2×℃)五、散热管外放热系数的计算⑴散热管外出风温度t aˊ①芯子总成的净面比ζζ=0.551②冷空气的体积流量⊿Vˊ⊿Vˊ=ζ×H×B×va=1.124m3/s③冷空气质量流量⊿Mˊ取定性温度为环境温度,t=t0=27℃Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃⊿Mˊ——单位时间内的质量流量，kg/s⊿Tˊ——冷空气进出气温差，⊿Tˊ= t aˊ-t0ρa——空气密度，1.165kg/m3Pr——普朗特数，0.701得：⊿Mˊ=⊿Vˊ×ρa=1.310 kg/s④Qn=Cpa×⊿Tˊ×⊿Mˊ得: ⊿Tˊ=6℃得：t aˊ=33℃反馈，取定性温度为t=（t0+ t aˊ）/2 =30℃查表得：Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃ρa——空气密度，1.165kg/m3得：⊿Mˊ=⊿Vˊ×ρa=1.310kg/sQn=Cpa×⊿Tˊ×⊿Mˊ得: ⊿Tˊ=6℃得：t aˊ=33℃得：η=（33-33）×2/(33+33)=0%所以，可以用环境温度近似地作为定性温度，此时空气的一些参数如下：Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃ρa——空气密度，1.165kg/m3γ——运动粘度，16×10-6m2/sPr——普朗特数，Pr=0.701λ——空气导热系数，λ=2.67×10-2w/(m×℃)⑵冷空气外掠管的雷诺数ReRe= V×de`/γde——当量直径，de`=11.41mmV——空气流速，V=12m/sRe=6838⑷散热管外的放热系数αw努谢尔数Nu=C×Re n查《传热学》[3]表7-6得：C=0.424，n=0.588Nu=0.424×Re0.588Nu=87.02Nu=αw×de`/λ得:αw=203.63 w/(m2×℃)⑸散热带的效率ηη=th(mh)/(mh)散热带的参数m=(2×αw/λ×δ)0.5δ为散热带厚度，δ=0.135×10-3mλ为散热带的传热系数，假设散热管和散热带之间焊接良好。

中冷器的选用中冷器的作用中冷器的作用是降低发动机的进气温度。

那么为什么要降低进气温度呢？（１）发动机排出的废气的温度非常高，通过增压器的热传导会提高进气的温度。

而且，空气在被压缩的过程中密度会升高，这必然也会导致空气温度的升高，从而影响发动机的充气效率。

如果想要进一步提高充气效率，就要降低进气温度。

有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降１０℃，发动机功率就能提高３％～５％。

（２）如果未经冷却的增压空气进入燃烧室，除了会影响发动机的充气效率外，还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动机废气中的ＮＯｘ的含量，造成空气污染。

为了解决增压后的空气升温造成的不利影响，因此需要加装中冷器来降低进气温度。

中冷器的分类中冷器一般由铝合金材料制成。

按照冷却介质的不同，常见的中冷器可以分为风冷式和水冷式２种。

图1 风冷式中冷器（１）风冷式（图１）利用外界空气对通过中冷器的空气进行冷却。

优点是整个冷却系统的组成部件少，结构比水冷式中冷器相对简单。

缺点是冷却效率比水冷式中冷器低，一般需要较长的连接管路，空气通过阻力较大。

图2 散热芯体风冷式中冷器主要由２部分组成，即散热芯体和两端的气室，散热芯体（图２）主要由流通管和散热片（图３）组成。

图3 流通管和散热片流通管的功能是分割压缩空气并为压缩空气提供１个流通管路，两端与气室相连，因此压缩空气不会出现泄漏的问题。

流通管的形状常见的有长方形、椭圆形以及长锥形３种。

由于流通管的形状不同，中冷器对压缩空气的阻力和冷却效率也不同。

许多中冷器为了提高冷却效率，会在流通管内壁上设置凸起，以增加压缩空气与流通管内壁的接触面积，但是这样会产生较大的气流阻力。

散热片位于上下两层流通管之间，并紧密地与流通管靠在一起，其功能是为流经流通管的压缩空气散热。

当外界较低温度的空气流经散热片时，就能将热量带走，从而达到冷却压缩空气的目的。

多个流通管和散热片组合在一起，并多层重叠，就构成了中冷器的散热芯体。

发动机及各主要附件系统匹配设计一、发动机:1、发动机分类及工作原理：发动机是汽车的动力源。

它是将某一形式的能量转变为机械能的机器。

按燃烧种类分类可分为汽油机、柴油机、燃气机及代用燃料机等。

按工作冲程分为四冲程发动机和二冲程发动机。

按工作原理和构造可分为点燃式内燃机、压燃式内燃机、混合式内燃机、转子发动机、燃气轮机、外燃机及电动机等。

也可按缸数、燃烧室型式等分类。

柴油机是内燃机的一种，是把柴油和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能。

它具有热效率高、体积小、便于移动、起动性能好等优点而得到广泛应用。

车用内燃机，根据其将热能转变为机械能的主要构件的形式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。

活塞式内燃机按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种，往复活塞式应用最广泛。

在发动机内每一次将热能转化为机械能，都必须经过空气吸入、压缩和输入燃料，使之着火燃烧而膨胀做功，然后将生成的废气排出这样一系列连续过程，称为发动机的一个工作循环。

对于活塞往复式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。

凡活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机，活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二冲程发动机。

目前我厂产品所用发动机多为四冲程多缸柴油机。

2、柴油机的优缺点与汽油机比较，柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低30%左右，且柴油价格相对较低，所以燃油经济性好。

柴油机的主要优点是热效率高、油耗低、可靠性高、耐久性好。

一般载质量7t 以上的货车大都用柴油机。

柴油机的缺点是转速较汽油机低，工作粗暴，噪声大，质量大，制造和维修费用高。

3、发动机选用：目前发动机以选用为主。

各发动机主管在会同整车总布置人员满足整车性能和布置要求的前提下与发动机厂确定技术状态。

不同的车型对匹配发动机的特性要求有一定差异，应在理论计算的基础上通过试验验证发动机是否满足要求，对不能满足使用要求的应通过发动机性能的优化和整车传动系速比的匹配使发动机与整车得到最优化匹配，在满足动力性要求的前提下取得较好的燃油经济性。

书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
涡轮车必备进气冷却器（中冷器）详细解读
先说明一下安装中冷器的原理为何。

中冷器的安装目的，主要是为降低进气温度，为何需要降低进气温度？这就得提到涡轮增压的原理。

涡轮增压的工作原理，简单说是利用引擎排废气来冲击排气叶片，然后带动另一侧进气叶片，强制压缩空气并送往燃烧室中，由于排废气的温度通常都高达8、9百度，连带使涡轮本体同样处于极高温的状态，如此便会提高流过进气涡轮端空气的温度，加上压缩过的空气同样也会产生热度(因为压缩过的空气分子距离变小，会相互挤压、磨擦产生热能现象)，如果这股高温气体未经冷却就进入汽缸中，很容易导致引擎燃烧温度过高，接着就会使汽油预燃发生爆震，让引擎温度更加上升，同时压缩空气的体积也会因热膨胀而大幅降低含氧量，如此一来便会降低增压效益，自然无法产生该有的动力输出。

另外，高温也是引擎的隐形杀手，若不设法降低运转温度，一旦遇到天气较热的环境，或是长时间操驾的情况下，很容易增加引擎故障机率，因此才需加装中冷器来降低进气温度。

知道中冷器的功能后，接着我们来探讨它的构造及散热原理为何。

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专注下一代成长，为了孩子。